JP2003267204A - 電磁弁の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両におけるブレーキ系統の弁を、より精確
に制御する方法および制御装置を提供する。 【解決手段】 電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統
における少なくとも１つの弁の制御方法において、弁に
おいて低下する圧力差（△ｐ）と電気制御値（ｉ）との
関係を表す特性曲線が、電気制御値（ｉ）の変化が圧力
差（△ｐ）の変化をもたらす領域を有し、また弁の制御
中に、電気制御値の始動値は、これが前記領域内にまた
は該領域の境界にあるように選択される。また、弁の制
御装置において、弁の制御中に電気制御値の始動値を、
弁制御領域内にまたは該弁制御領域の境界にあるように
選択するための始動値選択手段を備え、弁制御領域内で
は、電気制御値（ｉ）の変化が弁において低下する圧力
差（△ｐ）の変化をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレーキ系統の弁
を制御する方法および制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ特許明細書第１９６２００３７Ａ
１号には、コイルおよび可動接片とを含む電磁弁を制御
する方法および装置が記載されている。接片を動かすた
めに、コイルには電流および／または電圧がクロック式
に印加される。種々異なる制御によって、電磁弁は、選
択的に開閉弁としてまたは圧力調整弁として駆動させる
ことができる。

【０００３】ドイツ特許明細書第１９５２５５３８Ａ１
号において、吸込弁の作動によって生成されるブレーキ
圧の脈動を最小限に抑制し、かつ騒音と振動を除去し、
また、ブレーキペダルの応答感度が改善される、アンチ
ロックブレーキシステム用の制御方法および制御装置が
記載されている。この制御装置および制御方法の場合、
吸込弁を開閉する信号波形は、緩やかに上昇および低下
する傾斜を有し、ブレーキ管を完全に開かないことによ
って、ブレーキ圧の脈動を抑制する。

【０００４】従来技術の特徴は、ドイツ特許明細書第１
９５２５５３８Ａ１号に基づくものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】車両におけるブレーキ
系統の弁を、より精確に制御する方法および制御装置を
提供することが、本発明の課題である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気制
御値によってブレーキ系統の少なくとも１つの弁を制御
する方法において、弁において低下する圧力差と電気制
御値との関係を特徴付ける特性曲線が、電気制御値の変
化が圧力差の変化をもたらす少なくとも１つの領域を有
すると共に、弁の制御中の電気制御値の始動値は、これ
が前記の領域内または該領域の境界にあるように選択さ
れる。

【０００７】それによって、弁の精密な制御が可能にな
る。この場合、圧力差という概念は、弁の入口側での圧
力と弁の出口側での圧力との差であるものと理解され
る。好適な実施形態の特徴は、少なくとも１つの調整サ
イクル中の電気制御値の始動値が、先行する調整サイク
ルにおいて、弁の変数値、もしくは弁の制御値に依存し
て選択されることにある。

【０００８】それによって、１つの調整サイクル中に検
出された、もしくは発生した主な制御値を次の調整サイ
クルで流用させることが可能になる。別の有利な実施形
態の特徴は、先行する調整サイクル中の弁の制御値が、
弁のコイルを流れるとホイールのブレーキ滑りが所定値
を超えるような電流であることにある。

【０００９】ホイールのブレーキ滑りが所定値を超える
時点は、予め従来のＡＢＳ制御装置（アンチロックブレ
ーキ制御システム）によって検知される。有利な実施形
態の特徴は、電気制御値の始動値が、弁に関連するホイ
ールブレーキ・シリンダ内で圧力発生段階が開始される
ような制御値であることにある。それによって、圧力発
生の精密な制御が可能になる。すなわち、始動値とは圧
力発生段階を開始する値である。

【００１０】別の有利な構成の特徴は、第１段階では電
気制御値が一定値を取ると共に、第１段階が時間的に圧
力発生段階に先行することにある。１つの有利な実施形
態では、圧力発生段階中のホイールブレーキ・シリンダ
内のブレーキ圧は、ホイールのブレーキ滑りが所定値を
超えるまで上昇される。それによって、ロックされたホ
イールによる自動車のスリップ現象が回避される。

【００１１】別の好適な実施形態の特徴は、電気制御値
が弁のコイルを流れる電流であることにある。電流の値
は電気的に簡単に制御される値である。また、本発明に
よれば、電気制御値によってブレーキ系統の少なくとも
１つの弁を制御する装置において、弁の制御中に電気制
御値の始動値を、弁制御領域内にまたは該弁制御領域の
境界にあるように選択する始動値選択手段を備えてお
り、弁制御領域内では、電気制御値の変化が弁において
低下する圧力差の変化をもたらす。

【００１２】有利な構成では、上記装置が吸込弁を制御
するために使用される。この吸込弁では、精密でかつ適
正に計算された弁制御が特に重要である。有利な実施形
態の特徴は、少なくとも１つの弁が圧力差調整弁である
ことにある。この弁には予め固有の特性として、コイル
電流と、弁において低下する圧力差とのほぼ直線的な関
係がある。

【００１３】

【実施例】油圧式ブレーキ系統は、例えばドイツ特許明
細書第１９７１２８８９Ａ１号（米国特許明細書第６，
２７３，５２５号に対応）から既知である。

【００１４】図１は、油圧系統の断面図を示している。
図１において、ブロック１００は吸込弁を示し、ブロッ
ク１０２はホイールブレーキを示し、△ｐは吸込弁に沿
って低下する圧力を示している。その際に、吸込弁は電
圧ｕ（ｔ）または電流ｉ（ｔ）を介して制御される。

【００１５】吸込弁とは、本発明では圧力差調整弁、も
しくはリニア電磁弁（ＬＭＶ）である。これは、吸込弁
におけるコイル電流が、吸込弁に沿って低下する圧力差
△ｐに比例するという特性を有している。その際に吸込
弁は以下の双方の限界状態を有する。すなわち、コイル
電流が小さい場合に、弁は開き、すなわち△ｐ＝０であ
る。

【００１６】コイル電流が大きい場合に、弁が閉じ、ブ
レーキ液もしくはブレーキ媒体が流れない。圧力を調整
する吸込弁の特徴は、以下のような２つの基本的な特性
にある。 １．弁を流れる電流と調整される圧力差との関係（ｉ−
△ｐの特性曲線）が静的である。 ２．動的な定常状態。このことは、一次の遅延素子で極
めて的確に説明でき、時定数は接続されている油圧容積
の関数である。

【００１７】このような弁のクロック式の動作態様が図
２に示されている。この図では、横軸方向には時間ｔが
示され、縦軸方向には電流ｉ（ｔ）が示されている。こ
こで電流ｉ（ｔ）は小さい値と大きい値との間で交番
し、それに対応して、吸込弁はノイズ発生や弁に対する
高い機械的負荷のようなマイナスの結果を伴って「開」
状態と「閉」状態との間で交代する。

【００１８】吸込弁の特徴的な、ｉ−△ｐ特性曲線が図
３に示されている。この図では、横軸に沿って吸込弁の
コイルを流れる電流ｉが示され、縦軸に沿って吸込弁が
その値で調整される圧力差△ｐが示されている。電流が
小さい場合（０＜ｉ＜ｉ１）、弁は開き、すなわち△ｐ
＝０である。電流がｉ１とｉ２との間では、ほぼ直線的
に増加する。電流ｉ２では、吸込弁によって最大限に調
整可能な圧力差△ｐ（△ｐｍａｘ）に達する。

【００１９】ここでホイールブレーキ・シリンダへのブ
レーキ媒体の充填、およびそれによるブレーキ圧の生成
を、図３を参照して説明する。 −先ず、吸込弁が閉じられ、吸込弁への供給管とホイー
ルブレーキ・シリンダとの間には、ｐ０の圧力がかかる
ものとする。

【００２０】−その際に、例えば、ｉ＞ｉ２の電流が流
れるものとする。 −ここで、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力を上昇
させる必要がある。これは、吸込弁を開くことによって
行われる。

【００２１】−加えて、電流ｉが時間と共にｉ２の値を
基点に傾斜状に低減される。そこで、図３において、状
態は点線に沿って左側へと移行する。 −点線が、実線で示された吸込弁の特性曲線と交わるよ
うな電流値に達するまで、吸込弁における圧力差△ｐが
低下する。

【００２２】−そこで吸込弁の状態は、特性曲線に沿っ
て △ｐ＝０ のポイントへと移行する。その際、強制的
にこのポイントに達するようにしてはならない。それは
明らかに、電流も圧力差も時間と共に低減することを意
味している。電流が充分に緩やかに戻ることによって、
弁は静的な平衡状態で駆動される。このことは、弁が常
に静的な定常状態にあり、かつ弁の状態は、図３に示し
た特性曲線に沿って移行することを意味している。

【００２３】−その際に吸込弁が開き、ホイールブレー
キ・シリンダ内の圧力は継続的に増大する。この開放プ
ロセスは、例えば直線的に低下する電流傾斜によって達
成可能である。

【００２４】特性曲線に沿った弁の状態の移行は、吸込
弁がホイールブレーキ・シリンダ内での圧発生中に、静
的な定常状態でのみ動作することを意味している。この
ような動作の態様は物理学では「断熱曲線」という見出
し語でも知られている。開放プロセスは一連の静的な状
態を経過する。

【００２５】その際に、弁への電流の供給が、電流設
定、または電圧設定によって継続的に行われるのか、ま
たはパルス／ポーズ制御によって行われるかは重要では
ない。しかし、パルス／ポーズ制御は、圧力差調整弁が
高頻度の開閉プロセスに従うことができず、パルス／ポ
ーズ制御の平均値に従うのみであるほど高い頻度である
必要がある。そこで、コイル電流が急激に変化すること
はないという物理的な特性が活用される。

【００２６】本発明は、開閉状態の改善の他に、電流が
判明している場合は、ｉ−△ｐ特性曲線を介して補足的
に圧力差△ｐも判明する、という補足的な利点も有して
いる。そこで、この補足情報△ｐは、ＡＢＳ（アンチロ
ックブレーキシステム）／ＥＳＰ（電子安定化プログラ
ム）／ＡＳＲ（駆動滑り制御）の調整用にも利用でき
る。

【００２７】ｉ−△ｐ特性曲線を介した前述の調整を利
用する際に、圧力発生の時点の他に、圧力発生の開始時
に弁がどのような電流で制御されるかという問題が生ず
る。それには、以下のような２つの可能性がある。 １．（例えば、ＥＳＰのような）多くの走行動特性調整
システムにおいては、ブレーキ系統内の予圧は自動車内
にあるセンサ装置を介して分かる。予圧とホイールブレ
ーキ・シリンダ内の実際のブレーキ圧とが判明すること
で、（吸込弁において低下する）実際の圧力差を計算す
ることができる。そこから、ｉ−△ｐ特性曲線を介して
必要な開放電流を算定できる。 ２．（例えば、多くのＡＢＳシステムのような）多くの
システムの場合、ブレーキ系統内の予圧は分からない。
このような場合に備えられた、（同様に予圧が判明して
いない）吸込弁の圧力差調整特性を利用することによる
補助手段を以下に説明する。

【００２８】当該のＥＳＰシステムおよびＡＢＳシステ
ムでは、圧力発生は常に圧力保持段階から行われる。す
なわちホイールブレーキ・シリンダ内に一定の圧力を有
する段階は、（ホイールブレーキ・シリンダ内の）圧力
発生段階に常に先行する。圧力保持段階では、弁を流れ
る電流は、これが吸込弁を遮断するのに充分である程度
に留まる限り、重要ではない。圧力発生を直ぐに開始す
るためには、実際にかかる圧力差に相当するように弁電
流が調整されなければならない。この電流値が間違って
いると、以下の２つの事例が発生する。

【００２９】事例１：電流が小さすぎる場合（すなわ
ち、吸込弁において低下する圧力差が過度に急速に低下
する場合）は、不要に大きい発生勾配を伴う圧力発生が
起きる。それによって調整が不安定になり、引き続いて
ホイールの滑りも大きくなり、また自動車のステアリン
グが困難となる。この事態は図４の上方の図に示されて
いる。この図では、時間ｔが横軸方向に記載されてお
り、縦軸方向には弁電流ｉと、ホイール周速ｖと、対応
するホイールブレーキ・シリンダ内の圧力ｐとが記載さ
れている。電流がスイッチオンされると直ちに、ポイン
ト４０１で示されているように、急激な圧力発生が起き
る。それによってホイールの周速が対応して急激に下落
し（４０２）、その結果としてＡＢＳ制御装置が応答す
る。ＡＢＳ制御装置は、吸込弁を流れる電流を飛躍的に
上昇させる（４０４）。それによって吸込弁が閉じられ
る。その結果、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力は
それ以上は増大しない。ホイールブレーキ・シリンダ内
での（極めて緩やかな）圧力発生は、対応する吐出弁を
開くことによって行われる。

【００３０】事例２：電流が大きすぎる場合は、弁電流
（ひいては遮断可能な最大圧力差）と圧力差とが平衡状
態になるまで圧力の発生は遅延される。この時点でブレ
ーキ力は小さすぎ、自動車は最適には減速されない。こ
のことは図４の下方の図に示されており、その軸と、記
載された曲線とには上方の図と同様の符号が付されてい
る。電流ｉは大きすぎ（矢印４１０）、したがって圧力
差△ｐは過度に長く保持され、直ちには低減されない。
したがって、ホイールブレーキ・シリンダ内でのブレー
キ圧は極めて遅い時点でようやく上昇する（矢印４１１
を参照）。

【００３１】吸込弁の可能な代替制御方法が図５に示さ
れている。軸には図４と同様の符号が付されている。こ
の場合、制御方法の経過は、以下に記載するステップを
たどる。

【００３２】ステップ１：圧力保持段階から、電流値は
当初は高すぎる値を基点に傾斜状に低下する。時間軸に
（１）で示された時点で、弁における力の平衡に達し、
ここで圧力発生が始まる。このことは、記載した最も下
の曲線の、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力ｐの増
大で分かる。

【００３３】ここで強調すべきは、ホイール圧力センサ
装置がないシステムでは、上記の時点が検知され得ない
ことである。 ステップ２：（ｉ−△ｐ特性曲線を介して調整されて）
ＡＢＳ制御装置の圧力発生の要求には応じるが、吸込弁
が（前述したように）常に静的な定常状態にあるように
ゆっくりとしか応じないような勾配で、電流が再び低下
される。この段階は、時間軸に沿って、記載された時点
（１）と（３）との間で行われる。

【００３４】ステップ３：電流の低下によって、（前述
したように）ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力が上
昇し（図５のｐの増大を参照）、かつホイールの不安定
さが高まる。このことは、ｖを付した曲線で図５に示さ
れているように、ホイールの周速が急激に低下すること
を表している。それによって、ホイールの周速（ｖ）曲
線は、例えばポイント５０１に見られるように、（点線
で示された直線である）車両の前進速度のカーブからま
すます遠ざかる。ホイールの周速ｖは車両の前進速度と
比較してますます低くなり、このことは明らかに、ホイ
ールのブレーキ滑りが増大することを意味している。時
点（３）で前進力が最大のポイントに達し、ホイールブ
レーキ・シリンダにはロック圧ｐ＿ｂｌｏｃｋが作用す
る。同時に吸込弁では圧力差△ｐ＿ｉｎｓｔａｂが低下
する。ロック圧ｐ＿ｂｌｏｃｋの値は分からないが、時
点（３）で、吸込弁に沿って低下する圧力差△ｐ＿ｉｎ
ｓｔａｂには以下の関係式が当てはまる７。

【００３５】 △ｐ＿ｉｎｓｔａｂ＝ｐ＿ｈｚ − ｐ＿ｂｌｏｃｋ ただし、ｐ＿ｈｚは、主ブレーキ・シリンダ内の圧力で
ある。圧力差△ｐ＿ｉｎｓｔａｂに相当する電流が判明
し、またそれによって、ｉ−△ｐ特性曲線を介して圧力
差△ｐ＿ｉｎｓｔａｂが判明する。

【００３６】ステップ４：引き続いて、ホイールが不安
定であるため、圧力の低減が行われる。この圧力低減
は、観察されるホイール動特性によって、ホイールが再
び安定状態になったこと、すなわちスリップの閾値を下
回ったことが示されるまで継続する。圧力の低減は、
（図５の急速な電流上昇５０４によって達成される大き
い弁電流により）吸込弁が閉じられ、また、吐出弁が開
かれることによって行われる。引き続いて、新たな圧力
発生のための所望の時点に達するまで、時点（３）と
（４）との間で、圧力保持段階（吸込弁と吐出弁とが閉
じられる）が実行される。それは図５の時点（４）であ
る。この時点で再び安定したホイール状態になる。

【００３７】ステップ５：新たな圧力発生のためには先
ず、電流の始動値（図５の５０３）が検出されなければ
ならない。この始動値の検出に際しては下記が仮定され
る。

【００３８】−道路の摩擦値、ひいてはロック圧が最後
の調整サイクル内でほぼ一定であった。 −最後の調整サイクル内の予圧がほぼ一定であった。

【００３９】−吸込弁において低下する圧力差をホイー
ルの安定化に必要な数値△ｐ＿ａｂｂａｕだけ低減させ
る値は、摩擦値に関わりなく常にほぼ一定である。数値
△ｐ＿ａｂｂａｕは（図５に示されるように）、吸込弁
の静的な駆動が始まる時点と、吸込弁の静的な駆動が終
わる時点との間の圧力差を表している。図５において、
数値△ｐ＿ａｂｂａｕは電流曲線ｉに関連している。こ
のことは、吸込弁の駆動が静的である場合に、電流ｉと
弁において低下する圧力差△ｐとの直線的な関係が生ず
ることによって明らかになる。

【００４０】それによって、吸込弁において低下する圧
力差は、圧力発生の開始時に以下の方程式によって算定
することができる。 △ｐ＿ｓｔａｒｔ＝△ｐ＿ｉｎｓｔａｂ ＋ △ｐ＿ａｂ
ｂａｕ この公式は明らかに、下記のコンセプトから理解され
る。すなわち、 −△ｐ＿ｉｎｓｔａｂは、弁が不安定状態に入った場合
に低下する圧力であり、かつ、 −△ｐ＿ａｂｂａｕは、調整サイクルの開始時に弁にお
いて低下する圧力が弁の開放プロセスによって低減され
るだけの圧力差である。

【００４１】この場合も、圧力発生時の電流の始動値
は、ｉ−△ｐ特性曲線から明らかになる。それによっ
て、記載している方法により、ホイールブレーキ・シリ
ンダ内での圧力発生の開始時に、引き続いてその数値が
減少すると、弁において低下する圧力差が直ぐに減少す
るような数値まで、非常に正確に電流を飛躍的に上昇さ
せることが可能になる。

【００４２】本発明による装置の構造と、自動車環境へ
のその組込みは、図６に示されている。この図におい
て、ブロック６００は、例えばメインブレーキ・シリン
ダ内の圧力ｐ＿ｈｚ、またはホイール回転速度を検出す
るセンサ手段を含んでいる。ブロック６０２は、ブレー
キ系統、特に制御される弁の起動手段を含んでいる。弁
制御装置はブロック６０１に含まれている。ブロック６
０１には始動値選択手段６０３が含まれている。

【００４３】センサ手段６００の出力信号は弁制御装置
６０１に送られる。弁制御装置６０１の出力信号は起動
手段６０２に送られる。例えば弁のコイルを流れる電流
が検知されることによって、起動手段６０２からセンサ
手段６００へのフィードバックが行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、油圧系統図の形式のホイールブレーキ
並びに吸込弁を示す。

【図２】図２は、吸込弁のクロック式制御を示す。

【図３】図３は、通常の形式の吸込弁の制御を示す。

【図４】図４は、制御電流が高すぎる、または低すぎる
場合における、弁の制御時の、弁の状態と車輪の反応と
を示す。

【図５】図５は、本発明による制御時の弁の状態と車輪
の反応とを示す。

【図６】図６は、本発明による装置の構造と、自動車環
境へのその組込みとを示す。

【符号の説明】

１００ 吸込弁 １０２ ホイールブレーキ ６００ センサ手段 ６０１ 弁制御装置 ６０２ 起動手段 ６０３ 始動値選択手段 ｉ 電気制御値 △ｐ 圧力差

フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス・クルーク ドイツ連邦共和国 74199 ウンターグル ッペンバハ，アップシュテッター・シュト ラーセ 45 (72)発明者 アルフレート・シュトレーレ ドイツ連邦共和国 70736 フェルバハ, ヤコブ−ガオエルマン−シュトラーセ 19 Ｆターム(参考） 3D046 BB28 BB29 HH16 HH36 JJ11 JJ16 LL14 LL23

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統
   における少なくとも１つの弁の制御方法において、 前記弁において低下する圧力差（△ｐ）と前記電気制御
   値（ｉ）との関係を表す特性曲線が、電気制御値（ｉ）
   の変化が圧力差（△ｐ）の変化をもたらす領域を有する
   こと、および前記弁の制御中に、前記電気制御値の始動
   値は、これが前記領域内に、または該領域の境界にある
   ように選択されること、を特徴とする制御方法。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの調整サイクルにおける
   前記電気制御値の前記始動値は、先行する調整サイクル
   （△ｐ＿ｉｎｓｔａｂ）における前記弁の変数値もしく
   は該弁の制御値に依存して選択されることを特徴とする
   請求項１に記載の制御方法。
3. 【請求項３】 先行する調整サイクルにおける前記弁の
   制御値（ｉ）は、該弁のコイルを流れるとホイールのブ
   レーキ滑りが所定値を超えるような電流（ｉ）であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
4. 【請求項４】 電気制御値（ｉ）の前記始動値は、前記
   弁に関連するホイールブレーキ・シリンダ内で圧力発生
   段階が開始されるような制御値であることを特徴とする
   請求項１に記載の制御方法。
5. 【請求項５】第１段階では前記電気制御値が一定値をと
   ること、および前記第１段階が、時間的に前記圧力発生
   段階に先行すること、 を特徴とする請求項４に記載の制御方法。
6. 【請求項６】 前記圧力発生段階において、前記ホイー
   ルブレーキ・シリンダ内のブレーキ圧（ｐ）は、ホイー
   ルの前記ブレーキ滑りが所定値を超えるまで上昇される
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
7. 【請求項７】 前記電気制御値は、前記弁のコイルを流
   れる電流（ｉ）であることを特徴とする請求項１に記載
   の制御方法。
8. 【請求項８】 電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統
   における少なくとも１つの弁の制御装置において、 前記弁の制御中に前記電気制御値の始動値を、弁制御領
   域内にまたは該弁制御領域の境界にあるように選択する
   ための始動値選択手段を備えること、 前記弁制御領域内では、電気制御値（ｉ）の変化が前記
   弁において低下する圧力差（△ｐ）の変化をもたらすこ
   と、を特徴とする制御装置。
9. 【請求項９】 吸込弁を制御するために使用されること
   を特徴とする請求項８に記載の制御装置。
10. 【請求項１０】 制御される少なくとも１つの弁は、圧
    力差調整弁であることを特徴とする請求項８に記載の制
    御装置。